应用于5G移动终端的宽带八天线系统

黄代炜 杜正伟

【摘  要】主要介绍了应用于5G移动终端的宽带八天线系统，该天线系统主要由两种天线单元构成，分别分布在地板的上方和侧边，第一种和第二种天线单元具有正交性，从而实现了宽带的解耦效果。八个天线单元，在阻抗带宽小于-6 dB的前提下，都可以覆盖3.3 GHz—5 GHz，可以包括目前应用于5G 的Sub 6 GHz的所有频段，八个天线之间的隔离度均大于10 dB，第一种天线单元的仿真效率在工作频带内为45%～51%，第二种天线单元的仿真效率为52%～57%，满足移动通信系统的效率要求。

【关键词】5G;八天线系统;宽带;移动终端

1   引言

移动通信技术快速发展，为了提高移动通信的速率，MIMO是一种常用的技术，近年来有很多学者对5G移动终端天线进行研究，其主要采用正交模式、中和线等方法实现解耦，文献[1]采用正交模式实现了覆盖3 300 MHz—3 600 MHz的四天线系统，对于其他的5G频段，例如3 800 MHz—4 200 MHz、4 400 MHz—5 000 MHz，则没有实现覆盖。文献[2]在非常小的尺寸下，在金属地板的两侧分别放置了两个天线，最终实现了覆盖3 400 MHz—3 600 MHz的八天线系统。本文采用耦合馈电和正交模式的方法，充分利用金属边框，实现了覆盖3 300 MHz—5 000 MHz的八天线系统。

2   天线的结构

本文所提出的天线系统如图1所示，从图1可以看出，该天线单元主要由2种天线单元构成，两种单元具有正交性，并且都采用耦合馈电的方式，都是由耦合馈电线和接地枝节构成。第一种天线单元位于地板的上方，第二种天线单元位于地板的侧边，天线的地板大小为135 mm×75 mm，介质板的材料是FR4，相对介电常数为4.4，损耗为0.02。天线的具体尺寸如图1所示，将天线单元1到天线单元4通过对称可以得到天线单元5到天线单元8。

3   天线的仿真结果

对上面所描述的天线进行仿真，可以得到关于天线的S参数以及天线的效率，图2和图3给出了天线的S参数。从图2可以看出，该天线的8个天线单元都可以覆盖-6 dB的3 300 MHz—5 000 MHz。从图3可以看出，该天线单元1到天线单元4之间的隔离度都大于10 dB。从图1可以看出，由于天线结构具有對称性，天线单元5到天线单元8之间的隔离度可以同理获得。图4给出了仿真的天线效率，第一种天线单元的仿真效率在工作频带内为45%～51%，第二种天线单元的仿真效率为52%～57%，能够满足移动通信终端的效率要求。

4   结束语

本文采用耦合馈电的方式，应用正交模式的方法，实现应用于移动终端的宽带八天线系统，该天线系统主要由两种天线单元构成，该天线的8个天线单元都可以覆盖-6 dB的3 300 MHz—5 000 MHz，天线单元之间的隔离度都大于10 dB，8个天线单元的辐射效率在工作频带内均大于40%，满足移动通信系统对终端的效率要求。

参考文献：

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